[发明专利]氟代烷基磺酸内酯的制备方法

说明书

一种氟代烷基磺酸内酯的制备方法，包括以下步骤：将烷基磺酸内酯和引发剂、缚酸剂、溶剂投入高压反应釜中，氮气氛置换保护；低温下，通入定量硫酰氟和氮气的混合气，密闭后先保温反应再升温反应；反应结束后，将釜液水洗、萃取、脱挥得到浓缩液，浓缩液经过减压精馏得到氟代烷基磺酸内酯。本发明制备方法简单，易于操作，原辅料简单易得，成本低，制备的氟代烷基磺酸内酯纯度高，能满足锂电池电解液应用。

技术领域

本发明涉及电解液添加剂的合成方法，特别涉及氟代丙烷磺酸内酯的制备方法。

背景技术

含S类电解液添加剂可在锂离子电池正负极表面成膜，提高高电压及高镍体系下的高温循环及存储性能(ACS Appl.Energy Mater.2018,1,2582-2591)；含F类物质如FEC等可在负极表面成有机无机复合的SEI膜，提升Si负极的循环稳定性(Energy StorageMaterials 2017,6,26-35)。

专利文献KR10-0908570报道了一种氟代磺酸内酯的合成路线，使用氯代试剂对磺酸内酯进行取代，再进行卤素置换反应。该反应第一步进行氯代，产物为氯代磺酸内酯，反应选择性较好，第二步进行卤素置换反应，该反应是个平衡反应，原料难以反应完全，导致该工艺路线总收率偏低，产品精制困难，残留的氯元素难以除去。

专利文献US20120172619A1报道了一种氟代磺酸内酯的合成方法，该方法使用含氟和溴的醇，使用亚硫酸钠对溴进行磺酸化反应，得到含端羟基的氟代磺酸，再进行关环反应得到产物。该路线的含有氟、溴的醇底物，原料不易获得成本较高，反应需要大量水或碱除去副产亚硫酸、溴化物。三废较多，后处理繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种经济、环保的氟代磺酸内酯的制备方法。

本发明的目的可以这样实现，设计一种氟代烷基磺酸内酯的制备方法，包括以下步骤：

将底物烷基磺酸内酯和引发剂、缚酸剂、溶剂投入高压反应釜中，氮气氛置换保护；低温下，通入定量硫酰氟和氮气的混合气，密闭后先保温反应再升温反应；反应结束后，将釜液水洗、萃取、脱挥得到浓缩液，浓缩液经过减压精馏得到氟代烷基磺酸内酯。

进一步地，烷基磺酸内酯、引发剂、缚酸剂、溶剂的投料摩尔比为1：(0.001～0.1):(0.5～5)：(3～10)。

进一步地，反应先通入定量的硫酰氟气体，再通入定量氮气进行稀释和增压；通气时，温度为-20℃～30℃；硫酰氟投料量为原料烷基磺酸内酯摩尔量的1～5倍，硫酰氟和氮气投料摩尔比为(0.1～10):1；反应釜压力为0.1～10MPa。

进一步地，所述底物烷基磺酸内酯结构为化合物I、化合物II、化合物III、化合物IV的其中之一；

化合物I：化合物II：化合物III：化合物IV：

进一步地，所述的产物氟代烷基磺酸内酯，结构对应为化合物V、化合物VI、化合物VII、化合物VIII，

化合物V：化合物VI化合物VII化合物VIII

其中，a、b、c、d均为整数，且1≤a≤12、1≤b≤12、1≤c≤12、1≤d≤12，氟元素可以在同一个碳原子上，也可以在不同的碳原子上。

进一步地，所述的产物氟代烷基磺酸内酯结构，优选为：

化合物1化合物2化合物3化合物4化合物5化合物6化合物7化合物8化合物9化合物10化合物11化合物12化合物13化合物14化合物15化合物16化合物17化合物18化合物19化合物20化合物21化合物22化合物23